TW201237710A - Touch sense module and touch display using the same - Google Patents

Description

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1 W7438HA 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種觸控模組及應用其之觸控式顯 示器，且特別是一種光學觸控模組及應用其之觸控式顯示 器。 【先前技術】 在科技發展日新月異的今天，觸控式顯示器因可提供 較為直覺的使用者輸入輸出介面，近年來，係已廣泛地被 應用在各種電子產品中。一般來說，觸控式顯示器可分為 電阻式、電容式及光學式觸控顯示面板。以光學式觸控面 板的情況來說，因需設置發光源以及至少一影像感測器用 以擷取發光源所產生或反射之光線而反應於感測影像 中，以針對觸控範圍（顯示面板之表面）進行光學觸控偵 測操作。當使用者於觸控範圍觸發觸控操作事件時，此觸 控點因阻擋光線之進行，導致感測影像中將產生對應此觸 控點位置之暗點。而後，根據此暗點位於感測影像之位置 可計算出觸控點與影像感測器之連線對應觸控面板邊緣 之角度，加上影像感測器間之距離為已知，即能計算觸控 點相對顯示面板的座標。 然而，由於傳統光學式觸控模組之影像感測器為擷取 觸控範圍之感測影像，其必須凸設於顯示面板之表面，致 使無法實現顯示面板之表面為全平面之觸控顯示面板。此 外，亦需增加額外之發光源，導致耗電與成本增加。 201237710 TW7438PA * ' 【發明内容】 本發明係有關於一種觸控模組及應用其之觸控式顧 示器’相較於傳統觸控顯示面板，本發明相關之觸控模組 及觸控式顯示器具有不需使用專用光源、成本低及耗電量 低之優點。 根據本發明之第一方面提出一種觸控式顯示器，包括 顯示面板及觸控模組。顯示面板包括背光模組，提供背 光。觸控模組設置於顯示面板上，包括玻璃基板、聚合物 層、橫向及縱向光感測器。聚合物層與玻璃基板平行設 置’並為透明且可撓曲。橫向及縱向光感測器夾置於玻璃 基板及聚合物層之間，並分別設置於玻璃基板之橫向及縱 向邊緣上。玻璃基板與聚合物層間更形成透明傳遞層。於 聚合物層上觸發觸控點時，對應至觸控點之背光產生側向 背光，側向背光傳輸於透明傳遞層中而投射於橫向光感測 器及縱向光感測器。 根據本發明提出一種觸控模組，應用於觸控式顯示器 中’觸控模組設置於該觸控式顯示器之一顯示面板上，顯 示面板包括背光模組，提供背光。觸控模組包括玻璃基 板、聚合物層、橫向及縱向光感測器。聚合物層與玻璃基 板平行設置，並為透明且可撓曲。橫向及縱向光感測器夾 置於玻璃基板及聚合物層之間，並分別設置於玻璃基板之 橫向及縱向邊緣上.。玻璃基板與聚合物層間更形成透明傳 遞層。於聚合物層上觸發觸控點時，對應至觸控點之背光 產生側向背光，侧向背光傳輸於透明傳遞層中而投射於橫 向光感測器及縱向光感測器。 201237710 .

1 W /4J5^A 為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文 特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 本發明實施例之觸控模組係應用顯示器之背光模組 做為光源，來進行相關之光學觸控偵測操作。 凊參照第1圖及第2圖’其分別繪示依照本發明實施 例之觸控式顯示器的爆炸圖及沿著剖面線aA，的剖面圖。 觸控式顯示器1包括顯示面板1〇及觸控模組1〇〇。顯示面 板10包括背光模組12用以提供背光BL(Back—Light)以 於顯示面板上10產生各種訊息或圖樣。 觸控模組100設置於顯示面板10上，包括玻璃基板 102、聚合物層1〇4、橫向光感測器i〇6a (X方向）及縱向 光感測器106b (y方向）。 聚合物層104與玻璃基板102平行設置，具有透明且 可撓曲之性質《聚合物層104包括後表面i〇4a及前表面 l〇4b ’其中前表面l〇4b即觸控點P所觸控之表面，後表 面104a包括多個溝槽G，溝槽G之延伸方向與前表面l〇4a 垂直。於一具體實施例中，溝槽G之深度例如為聚合物層 104之厚度的1/2至2/3，而任兩條溝槽G之間隔例如為 0. 5公分。 於一具體實施例中，聚合物層104可以聚氣乙烯 (Polyvinyl Chloride，PVC)、聚對苯二甲二乙酯 (Polyethylene Terephthalate ， PET)、聚氨酯 (Polyurethane，PU)、聚碳酸酯（Polycarbonate，PC)或 201237710

i W/4J5KA 聚甲基丙烯酸曱酯（Poly Methyl Methacrylate，PMMA)材 料來實現。 橫向間隔物108a及縱向間隔物108b係選擇性地夾置 於玻璃基板102及聚合物層104之間，用以產生一間隔以 容置橫向光感測器106a及縱向光感測器106b，且橫向光 感測器106a及縱向光感測器106b分別設置於玻璃基板 102之橫向邊緣及縱向邊緣上而互為垂直。 於一具體實施例中，此橫向邊緣及縱向邊緣分別為玻 璃基板102之長邊及短邊。於一具體實施例中，橫向間隔 物108a及縱向間隔物108b與橫向光感測器106a及縱向 光感測器106b具有實質上相同之高度。 玻璃基板102與聚合物層104間更形成透明傳遞層 110。進一步來說，透明傳遞層110係由玻璃基板102、聚 合物層104、橫向光感測器106a、橫向間隔物108a、縱向 光感測器106b及縱向間隔物108b間所包圍之空間，其中 透明傳遞層110中係存在有高穿透率之透明介質（例如空 氣）或是高折射率之液體，較佳地，例如為一種高折射率 之透明液體。 在一般狀態下（無觸發觸控事件）時，如第2圖所示， 背光BL由背光模組12產生後依序地穿過玻璃基板102、 透明傳遞層110及聚合物層104。如此，使用者可正常地 觀看觸控式顯示器1之顯示晝面。此時，由於幾乎沒有任 何背光BL投射於橫向光感測器106a及縱向光感測器 106b，因此橫向光感測器106a及縱向光感測器l〇6b所擷 取之感測影像之光強度分佈訊號之強度甚低。 201237710

1 W /4J5I^A 當使用者觸發觸控事件時（例如是使用者以手指碰觸 前表面104b以產生觸控點P)時，由於聚合物層104具可 撓性質，回應此觸控點P將於前表面104b及後表面104a 發生形變，連帶地使得位於後表面104a之溝槽G亦發生 形變而產生如輻射狀之型態，如第3圖所示。如此，由於 前表面104b之形變、手指之存在、溝槽G之形變以及玻 璃基板102之作用，將會使對應此觸控點P之背光BL發 生一系列的散射、反射及折射等情況，進而將散射/反射/ 折射後之部分測光BL (下稱”側向背光SLT”）經由透明 傳遞層110而投射於橫向光感測器10 6 a及縱向光感測器 106b。此時，由於侧向背光SLT投射於橫向光感測器106a 及縱向光感測器106b，因此橫向光感測器106a及縱向光 感測器106b所擷取之感測影像中特定位置將產生亮點或 區域（因側向背光投射），而此特定位置即對應觸控點P 之位置。而後，根據橫向光感測器106a及縱向光感測器 10 6所偵測之亮點於感測影像中之位置得分別反推觸控點 P於橫軸X與縱軸y之位置，即橫軸座標Px與縱軸座標 Py，而完成定位操作及觸控功能。 詳細地說，請同時參考第1圖及第4圖，橫向光感測 器106a回應於側向背光SLT產生橫向光強度分佈訊號 Histogram_x，其亮點或峰值之位置將對應觸控點P之橫 軸位置（Px)，處理器112此時可藉由搜尋峰值或亮點之 位置找出對應觸控點P之橫向位置資訊。相同地，縱向光 感測器106a回應於背光SLT產生橫向光強度分佈訊號 Histogram_y，其亮點之位置亦對應觸控點P之縱軸位置 201237710 ..

TW7438PA (Py)。上述過程可藉由觸控模組100所包括之處理器112 實現，從而計算出觸控點P之座標（Px，py)。 在本實施例中，雖僅以聚合物層104具有如第1至3 圖之結構的情形為例做說明’然’本實施例之聚合物層1 〇4 並不侷限於此。在其他例子中，聚合物層1〇4亦可不設置 有溝槽G ’而透過使用者手指來反射背光BL，藉此對應地 產生背光SLT。 本實施例之觸控模組設置於顯示面板之上，且其中設 置有玻璃基板及聚合物層’並於其間夾置橫向及縱向光感 測器。在一般狀態下時，顯示器提供之背光係依序地穿過 玻璃基板、透明傳遞層及聚合物層，使應用本實施例之觸 控模組之觸控式顯示器執行一般之顯示操作。在使用者觸 控事件觸發於聚合物層上之觸控點時，對應至觸控點之背 光發生反射、散射及折射而後將部分背光SL轉換成側向 背光S L T於透明傳遞層中傳輸而投射於橫向光感測器及縱 向光感測器。如此，橫向光感測器及縱向光感測器可對應 地回應側向背光SLT進行定位操作。 據此，相較於傳統觸控顯示面板，本發明實施例之觸 控模組及應用其之觸控式顯示器即能達成全平面之功 能，且其係利用背光模組所產生之光源以定位，因此更真 有成本低及耗電量低之優點。 综上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然 其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常 知識者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種之 更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專 201237710

i w /^fjdrA 利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖 圖 第1圖料依照本發明實施觸控柄示器的爆炸 第2圖繪示沿著第1圖中之剖面線AA，的剖面圖 第3圖繪不沿著第！圖中之剖面線AA，的另 第4圖綠示光強度分佈訊號H丄s响·—χ的分°佈曲圖綠 【主要元件符號說明】 1 :觸控式顯示器 10 :顯示面板 12 :背光模組 100 :觸控模組 102 :玻璃基板 104 :聚合物層 104a :後表面 l〇4b :前表面 106a、l〇6b :橫向、縱向光感測器 l〇8a、l〇8b :橫向、縱向間隔物 110 :透明傳遞層 112 :處理器 BL .背光 SLT :侧向背光 201237710

TW7438PA G :溝槽 P:觸控點 Px :橫軸座標 Py :縱轴座標 X :橫軸 y :縱轴

Claims (1)

1. 201237710 · 1 W/438FA 七、申請專利範圍·· 1. 一種觸控式顯示器，包括： -顯示面板’包括-背光模組，該#光模組用以提供 一背光；以及 -觸控模組，^:置於賴示面板上，朗控模組包括·· 一玻璃基板； -聚合物層，與該玻璃基板平行設置，並為透明 且可撓曲；以及 一橫向光感測器及一縱向光感測器，夾置於該玻 板及該聚合物層之間’該橫向及該縱向光感測器分別 設置於該玻璃基板之一橫向邊緣及一縱向邊緣上，其中該 玻璃基板與該聚合物層間更形成一透明傳遞層。〃 其中，於该聚合物層上觸發一觸控點時，對廯至兮觸 控點之該背光產生-側向背光，該側向背光傳輸明 傳遞層中而投射於該橫向光感測器及該縱向光感測哭。 2. 如申請專利範圍第丨項所述之觸控式顯示器，其 中該聚合物層包括複數個溝槽。 〃 3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示器，其 中該橫向光感測器以及該縱向光感測器回應於該側向背 光分別產生一橫向光強度分佈訊號以及一縱向^強度分 佈訊號； 其中，該觸控模組更包括： 一處理器，用以根據該橫向光強度分佈訊號以及 201237710 .. TW7438PA 該縱向光強度分佈訊號分別計算該觸控點之橫向位置資 訊以及縱向位置資訊。 4·如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示器，更 包括： 一橫向間隔物及一縱向間隔物，夾置於該玻璃基板及 該聚合物層之間，並分別設置於該玻璃基板之另一橫向邊 緣及另一縱向邊緣上，其中該橫向間隔物以及該縱向間隔 物與該橫向光感測器以及該縱向光感測器具有實質上相 同之高度。 5.如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示器，其 中該聚合物層可為聚氣乙稀（Polyvinyl Chloride，PVC)、 聚對苯二曱二乙酯（Polyethylene Terephthalate，PET)、 聚氣 S旨（Polyurethane，PU)、聚碳酸S旨（Polycarbonate， PC)或聚甲基丙烯酸曱酯（p〇iy Methyl Methacrylate， PMMA)材料。 6· —種觸控模組，應用於一觸控式顯示器中，該觸 控模組设置於該觸控式顯不器之一顯示面板上，該顯示面 板包括一背光模組’用以提供一背光，該觸控模組包括： 一玻璃基板； 一聚合物層’與該玻璃基板平行設置，並為透明且可 橈曲；以及 一橫向光感測器及一縱向光感測器，夾置於該玻璃基 12 201237710 . i w/4j»m 板及該聚合物層之間，該橫向及該縱向光感測器分別設置 於該玻璃基板之一橫向邊緣及一縱向邊緣上，其中該玻璃 基板與該聚合物層間更形成一透明傳遞層； 其中，於該聚合物層上觸發一觸控點時，對應至該觸 控點之該背光產生一側向背光，該侧向背光傳輸於該透明 傳遞層中而投射於該橫向光感測器及該縱向光感測器。 7·如申請專利範圍第6項所述之觸控模組，其中該 聚合物層包括複數個溝槽。 8.如申請專利範圍第6項所述之觸控模組，其中該 向光感測器以及該縱向光感測器回應於該侧向背光分 別產生一橫向光強度分佈訊號以及一縱向光強度分佈訊 號； 其中，該觸控模組更包括： 處理器，用以根據該橫向光強度分佈訊號以及 該縱向光強度分佈訊號分別計算該觸控點之橫向位置資 訊以及縱向位置資訊。 9·如申請專利範圍第6項所述之觸控模組，更包括： 才兴向間隔物及一縱向間隔物，夾置於該玻璃基板及 該聚合物層之間，並分別設置於該玻璃基板之另一橫向邊 緣及另一縱向邊緣上，其中該橫向間隔物以及該縱向間隔 物與該橫向光感測器以及該縱向光感測器具有實質上相 同之南度。 13 201237710 TW7438PA 10·如申請專利範圍第6項所述之觸控模組，其中該 聚合物層可為聚氣乙稀（Polyvinyl Chloride，PVC)、聚 對苯二曱二乙酯（Polyethylene Terephthalate，PET)、 聚氨酯（Polyurethane，PU)、聚碳酸酯（Polycarbonate， PC)或聚曱基丙稀酸曱酯（p〇iy Methyl Methacrylate， PMMA)材料。